PL193711B1 - Przekładnik kombinowany - Google Patents

Abstract

1. Przekładnik kombinowany, zawierający indukcyjny przekładnik prądowy z rdzeniami toroidalnymi i indukcyjny przekładnik napięciowy z rdzeniem trójkolumnowym, umieszczone odpowiednio w górnej i dolnej części zespołu przekładnika w metalowych obudowach i mający izolator wypełniony medium izolacyjnym, w którym umieszczone są ekrany ekwipotencjalne z materiału przewodzącego prąd elektryczny, znamienny tym, że uzwojenie pierwotne przekładnika napięciowego (15a) i uzwojenie wtórne przekładnika napięciowego (15b) nawinięte są na cylindrycznej rurze (24) z materiału izolacyjnego, umieszczonej na środkowej kolumnie rdzenia (16), stanowiącego złożenie dwóch rdzeni prostokątnych, a ekrany ekwipotencjalne wyprowadzenia wysokiego napięcia (13b) przekładnika napięciowego, które wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na wyprowadzenie wysokiego napięcia (11) przekładnika napięciowego, połączone są z ekranami ekwipotencjalnymi wyprowadzeń uzwojeń wtórnych (13a) przekładnika prądowego, które wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na rurę (12) z wyprowadzeniami uzwojeń wtórnych (25) przekładnika prądowego, przy czym medium izolacyjne (26) znajduje się w przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi uzwojeniami przekładników, prądowego i napięciowego i ich metalowymi obudowami oraz w przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi wprowadzeniami uzwojeń przekładników przebiegających wzdłuż izolatora i wewnętrzną powierzchnią izolatora.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przekładnik kombinowany stanowiący przekładnik złożony z przekładnika prądowego i napięciowego umieszczonych w tej samej obudowie, stosowany w układach energetycznych pomiarowych wysokiego napięcia.

Dotychczas konstruowane przekładniki kombinowane stanowią, zespół składający się z indukcyjnych członów prądowych i napięciowych, w których poszczególne człony znajdują się w górnej lub dolnej części przekładnika (tak jak w rozwiązaniach przekładników firm ALSTHOM, PFIFFNER, RITZ), bądź tylko w górnej części przekładnika (tak jak w rozwiązaniach konstrukcyjnych firmy HEAFALY TRENCH). Istnieją również rozwiązania, w których jako człony napięciowe wykorzystywane są dzielniki pojemnościowe lub rezystancyjne bez części indukcyjnej, a jako człon prądowy wykorzystywana jest cewka Rogowskiego lub transduktory (tak jak w rozwiązaniach konstrukcyjnych firmy ABB Transmit Oy).

Żadne z tych rozwiązań nie gwarantuje niskiego zużycia materiałów izolacyjnych ani ochrony przekładnika przed przepięciami.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 16623 Zespół transformatorków wysokiego napięcia ( napięciowego i prądowego), umieszczonych we wspólnym naczyniu, składającym się częściowo z materiału izolacyjnego. Zespół ten składa się z indukcyjnego transformatora napięciowego i indukcyjnego transformatora prądowego z rdzeniami żelaznymi, umieszczonymi odpowiednio w górnej i dolnej części zespołu w pojemniku wypełnionym izolacją w postaci oleju lub masy, którego skrajne części stanowią obudowy metalowe, a środkowa część stanowi izolator z ekranami ekwipotencjalnymi.

Rozwiązanie to, pochodzące z 1930 roku jest przestarzałe konstrukcyjnie i technologicznie, wymaga dużych ilości materiałów izolacyjnych i innych, nie jest zabezpieczone przed przepięciami i nie nadaje się do zastosowania w nowoczesnych układach energetycznych i pomiarowych.

Celem przedmiotowego wynalazku jest zmniejszenie zużycia materiałów izolacyjnych, unowocześnienie konstrukcji przekładników wraz z poprawą parametrów jego działania oraz jego ochroną przed skutkami przepięć.

Przekładnik kombinowany według wynalazku zawiera indukcyjny przekładnik prądowy z rdzeniami toroidalnymi i indukcyjny przekładnik napięciowy z rdzeniem trójkolumnowym, umieszczone odpowiednio w górnej i dolnej części przekładnika w metalowych obudowach i ma izolator wypełniony medium izolacyjnym, w którym umieszczone są ekrany ekwipotencjalne z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Rozwiązanie przedmiotowe charakteryzuje się tym, że uzwojenie pierwotne przekładnika napięciowego i uzwojenie wtórne przekładnika napięciowego nawinięte są na cylindrycznej rurze z materiału izolacyjnego, umieszczonej na środkowej kolumnie rdzenia, stanowiącego złożenie dwóch rdzeni prostokątnych. Ekrany ekwipotencjalne wyprowadzenia wysokiego napięcia przekładnika napięciowego wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na wyprowadzenie wysokiego napięcia przekładnika napięciowego i połączone są z ekranami ekwipotencjalnymi wyprowadzeń uzwojeń wtórnych przekładnika prądowego, które wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na rurę z wyprowadzeniami uzwojeń wtórnych przekładnika prądowego. W przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi uzwojeniami przekładników prądowego i napięciowego i ich metalowymi obudowami oraz w przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi wprowadzeniami uzwojeń przekładników przebiegających wzdłuż izolatora i wewnętrzną powierzchnią izolatora znajduje się medium izolacyjne.

Korzystnie medium izolacyjnym jest olej izolacyjny.

Korzystnie medium izolacyjnym jest sześciofluorek siarki SF6 w postaci gazowej.

Korzystnie medium izolacyjnym jest azot w postaci gazowej.

Korzystnie pomiędzy metalową obudową przekładnika prądowego i zaciskiem izolowanym uzwojenia pierwotnego przekładnika prądowego, na zewnątrz tego przekładnika, znajduje się ogranicznik przepięć.

Korzystnie pomiędzy metalową obudową przekładnika prądowego z zaciskiem uzwojenia pierwotnego i metalową obudową przekładnika napięciowego znajduje się inny ogranicznik przepięć.

Korzystnie ekrany ekwipotencjalne wyprowadzenia wysokiego napięcia przekładnika napięciowego wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na wyprowadzenie wysokiego napięcia przekładnika napięciowego na całej jego długości wzdłuż izolatora, aż do obudowy przekładnika prądowego.

PL 193 711 B1

W porównaniu z rozwiązaniami znanymi ze stanu techniki przekładnik według wynalazku posiada istotne korzystne cechy eksploatacyjne i konstrukcyjne.

Dzięki zastosowaniu połączeń galwanicznych pomiędzy ekranami usytuowanymi w częściach prądowej i napięciowej uzyskana jest minimalizacja średnicy izolatora, a co za tym idzie zmniejszenie ilości materiałów izolacyjnych użytych do wytworzenia przekładnika kombinowanego.

Zastosowanie ogranicznika przepięć przyłączonego pomiędzy obudowę części prądowej, a izolowany zacisk uzwojenia pierwotnego części prądowej pozwala zabezpieczyć przekładnik prądowy przed skutkami przepięć mogących zaindukować się na zaciskach pierwotnych tego przekładnika, co zabezpiecza elementy składowe oraz izolację przekładnika prądowego przed skutkami przepięć łączeniowych i innych mogących wystąpić w linii, do której dołączony jest taki przekładnik.

Zastosowanie ogranicznika przepięć przyłączonego pomiędzy obudowę części napięciowej (część dolna) a obudowę przekładnika prądowego (część górna) i zacisk uzwojenia pierwotnego części prądowej pozwala zabezpieczyć przekładnik prądowy przed skutkami przepięć burzowych, łączeniowych i innych, mogących wystąpić w linii do której dołączony jest taki przekładnik.

Przekładnik kombinowany według wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat elektrycznego układu przekładników prądowego i napięciowego, fig. 2 - przekładnik w częściowym przekroju głównym, a fig. 3 - przekładnika w przekroju poprzecznym.

Przekładnik według wynalazku, jak wynika ze schematu przedstawionego na fig. 1, składa się z układu indukcyjnego przekładnika prądowego I, układu indukcyjnego przekładnika napięciowego II i ograniczników przepięć, których układy elektryczne oznaczono symbolami ZNO1 i ZNO2.

Przekładnik według wynalazku, uwidoczniony na fig. 2 i fig. 3, w górnej części przekładnika prądowego 2, w osłonie metalowej ma przynajmniej jeden cylindryczny rdzeń 3, na którym znajdują się uzwojenia wtórne 4 przekładnika prądowego 2, umieszczone w materiale izolacyjnym, zawierającym ekrany ekwipotencjalne uzwojeń, wbudowane w ten materiał. Przez środek rdzeni przebiega uzwojenie pierwotne 5, którego zacisk uzwojenia pierwotnego 20 przyłączony jest do metalowej obudowy przekładnika prądowego 2, a zacisk izolowany 7 oddzielony jest od obudowy w skrzynce połączeń 6 pełniącej również rolę obudowy zacisków przełączania przekładni zwojowej po stronie uzwojenia pierwotnego 5. Do zacisku izolowanego 7 uzwojenia pierwotnego 5 przekładnika prądowego 2 dołączony jest ogranicznik przepięć 8, którego drugie wyprowadzenie przyłączone jest do dolnej części metalowej obudowy 9 przekładnika prądowego 2. W górnej części obudowy przekładnika prądowego 2 umieszczony jest mieszek kompensacyjny 1 służący do kompensacji objętościowych zmian medium izolacyjnego, którym może być olej izolacyjny, sześciofluorek siarki czy też azot.

Materiał izolacyjny oraz ekrany ekwipotencjalne wyprowadzeń uzwojeń wtórnych 13a przekładnika prądowego pokrywające rurę 12, wewnątrz której umieszczone są wyprowadzenia uzwojeń wtórnych 25 przekładnika prądowego 2, są stopniowane, co nie jest uwidocznione na rysunku. Tak zbudowane wyprowadzenie uzwojeń wtórnych 25 przebiega wzdłuż izolatora 10 aż do jego dolnej części i połączenia z obudową przekładnika napięciowego 14 umieszczonego pod izolatorem. Ekrany ekwipotencjalne wyprowadzeń wysokiego napięcia 13a przekładnika prądowego, wbudowane w materiał izolacyjny naniesiony na rurę 12 z wyprowadzeniami uzwojeń wtórnych 25 przekładnika prądowego 2, połączone są z ekranami ekwipotencjalnymi 13b, wbudowanymi w materiał izolacyjny naniesiony na wyprowadzenia wysokiego napięcia 11 przekładnika napięciowego 14 tak, aby połączenie galwaniczne następowało między tymi ekranami, na których indukuje się to samo napięcie. Uzwojenie pierwotne 15a przekładnika napięciowego zaizolowane jest materiałem izolacyjnym z wbudowanymi ekranami ekwipotencjalnymi z materiału przewodzącego prąd elektryczny.

Uzwojenie pierwotne nawinięte jest na uzwojenia wtórne 15b przekładnika napięciowego, które są nawinięte na cylindryczną rurę 24 z materiału izolacyjnego. Wewnątrz rury umieszczone są kolumny dwóch rdzeni magnetycznych 16, które stanowią układ rdzenia płaszczowego dla uzwojeń przekładnika napięciowego. Od dołu przekładnik zamknięty jest dolną częścią metalowej obudowy 17 przekładnika napięciowego 14, do której przymocowane są elementy 18, wewnątrz których wykonane są otwory służące do mocowania przekładnika do podłoża przy pomocy śrub.

Do górnej części metalowej obudowy przekładnika napięciowego 14 przymocowany jest wspornik 23, do którego przymocowany jest ogranicznik przepięć 21. Zacisk wysokiego napięcia ogranicznika przepięć przymocowany jest do zacisku uzwojenia pierwotnego przekładnika prądowego 2 za pomocą elementu łączącego 22.

PL 193 711 B1

Wyprowadzenia uzwojeń wtórnych przekładników prądowego i napięciowego oraz zacisku uzwojenia pierwotnego 20 przekładnika napięciowego przeznaczonego do uziemiania umieszczone są w skrzynce zaciskowej 19.

Działanie przekładnika według wynalazku opiera się na transformacji sygnałów elektrycznych przy pomocy strumienia magnetycznego, który wiedziony jest przez magnetowid, czyli rdzeń magnetyczny. Prąd płynący poprzez uzwojenie pierwotne 5 przekładnika prądowego wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, które wiedzione jest głównie przez magnetowód wykonany z materiałów magnetycznych. Strumień ten powoduje zaindukowanie się prądu w uzwojeniach wtórnych 4 przekładnika prądowego 2 nawiniętych na magnetowód, czyli rdzeń magnetyczny 3. Prąd o wartości podzielonej przez wartość przekładni zwojowej, czyli stosunku liczby zwojów opasających rdzeń magnetyczny uzwojenia wtórnego do liczby zwojów uzwojenia pierwotnego przepływa wyprowadzeniami uzwojeń wtórnych 25 poprzez zaciski wtórne umieszczone w skrzynce zaciskowej 19 do urządzenia pomiarowego, bądź zabezpieczeniowego, które to urządzenia są zasilane w ten sposób przez przekładnik prądowy 2.

W przypadku przekładnika napięciowego 14, wysokie napięcie jest transformowane za pomocą rdzenia 16 przekładnika napięciowego na niskie napięcie w stosunku: liczba zwojów uzwojenia pierwotnego 15a do liczby zwojów uzwojenia wtórnego 15b. Tak transformowane napięcie zasila urządzenia pomiarowe bądź zabezpieczeniowe, poprzez wyprowadzenia uzwojeń wtórnych, podłączone do zacisków w skrzynce zaciskowej 19.

Ogranicznik przepięć 8 podłączony między obudowę górną przekładnika prądowego 2 a zacisk izolowany 7 przekładnika prądowego ma na celu ochronę izolacji uzwojenia pierwotnego przekładnika prądowego przed przebiciem elektrycznym w skutek przepięć mogących pojawić się na zaciskach pierwotnych przekładnika prądowego.

Ogranicznik przepięć 21 podłączony pomiędzy zacisk uzwojenia pierwotnego 20 przekładnika prądowego a dolną obudowę 17 przekładnika napięciowego 14 ma na celu ochronę medium izolacyjnego 26 między uzwojeniami pierwotnymi a wtórnymi obu przekładników przed skutkami przepięć elektrycznych mogących się pojawić w sieci elektrycznej, w której zainstalowany jest przekładnik kombinowany.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przekładnik kombinowany, zawierający indukcyjny przekładnik prądowy z rdzeniami toroidalnymi i indukcyjny przekładnik napięciowy z rdzeniem trójkolumnowym, umieszczone odpowiednio w górnej i dolnej części zespołu przekładnika w metalowych obudowach i mający izolator wypełniony medium izolacyjnym, w którym umieszczone są ekrany ekwipotencjalne z materiału przewodzącego prąd elektryczny, znamienny tym, że uzwojenie pierwotne przekładnika napięciowego (15a) i uzwojenie wtórne przekładnika napięciowego (15b) nawinięte są na cylindrycznej rurze (24) z materiału izolacyjnego, umieszczonej na środkowej kolumnie rdzenia (16), stanowiącego złożenie dwóch rdzeni prostokątnych, a ekrany ekwipotencjalne wyprowadzenia wysokiego napięcia (13b) przekładnika napięciowego, które wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na wyprowadzenie wysokiego napięcia (11) przekładnika napięciowego, połączone są z ekranami ekwipotencjalnymi wyprowadzeń uzwojeń wtórnych (13a) przekładnika prądowego, które wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na rurę (12) z wyprowadzeniami uzwojeń wtórnych (25) przekładnika prądowego, przy czym medium izolacyjne (26) znajduje się w przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi uzwojeniami przekładników, prądowego i napięciowego i ich metalowymi obudowami oraz w przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi wprowadzeniami uzwojeń przekładników przebiegających wzdłuż izolatora i wewnętrzną powierzchnią izolatora.
2. 2. Przekładnik według zastrz. 1, znamienny tym, że medium izolacyjnym jest olej izolacyjny.
3. 3. Przekładnik według zastrz. 1, znamienny tym, że medium izolacyjnym jest sześciofluorek siarki SF6 w postaci gazowej.
4. 4. Przekładnik według zastrz. 1, znamienny tym, że medium izolacyjnym jest azot w postaci gazowej.
5. 5. Przekładnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy obudową przekładnika prądowego (2) i zaciskiem izolowanym (7) uzwojenia pierwotnego (5) przekładnika prądowego (2) znajduje się ogranicznik przepięć (8).

   PL 193 711 B1
6. 6. Przekładnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy obudową przekładnika prądowego (2) z zaciskiem uzwojenia pierwotnego (20) i obudową przekładnika napięciowego (14) znajduje się ogranicznik przepięć (21).
7. 7. Przekładnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ekrany ekwipotencjalne wyprowadzenia wysokiego napięcia (13b) przekładnika napięciowego wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na wyprowadzenie (11) wysokiego napięcia przekładnika napięciowego (14) na całej jego długości wzdłuż izolatora (10), aż do obudowy przekładnika prądowego (2).